| 鋼琴調律周期的合理性 |
| 鋼琴調音周期是指在鋼琴制造生產(chǎn)過程中，調音的時間間隔。本文的目的是通過實踐使較長調音周期加以改革。我國鋼琴生產(chǎn)已三十余年，但在生產(chǎn)過程中對調音周期這個題目尚缺乏深入系統(tǒng)的研究，一般是以經(jīng)驗來確定調音周期，當音準受到各種因素影響而出現(xiàn)問題時，往往不知從何著手解決，有時甚至過分地強調了調音周期的重要性，而對真正影響音準的因素注意不夠，致使音準水平不能提高。 (一)調音周期的經(jīng)濟意義 目前鋼琴生產(chǎn)已成為大工業(yè)生產(chǎn)方式，雖然由于鋼琴本身的特殊性存在很多必不可少的手工操作，但其生產(chǎn)組織形式已向工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展，在較發(fā)達國家已形成流水線，年產(chǎn)達數(shù)十萬臺。我國幾家鋼琴廠近年也都有較大發(fā)展，：各廠產(chǎn)量也已達5000臺，原來的生產(chǎn)方式現(xiàn)在已感到束縛生產(chǎn)發(fā)展而必須加以改革，其中改革調音周期就是非常重要的一環(huán)。因為生產(chǎn)量與廠房占地面積、生產(chǎn)資金占用成正比，如何能使生產(chǎn)增加而廠房資金不增或少增?惟一的途徑就是加快產(chǎn)品的流轉，盡量減少在制品、半成品的數(shù)量，如果以年產(chǎn)5000臺鋼琴，調音周期15天為例，總裝配車間除工作占地，合理的半成品及通道占地以外，由于調音周期而靜置的半成品占地，每臺琴 按1．5平方米計算，需312平方米。以每臺需占資金按1，300元計算每月共需27萬元，同時由于調音期間的往返運輸造成的費用等，都是相當可觀的，如果以6天為目標對調音周期進行改革，將使資金占用節(jié)約60％，占地面積也能相應減少，并減少了往返的運輸費用，因此調音改革的經(jīng)濟意義是很大的。 (二)設置調音周期的必要性 任何一種產(chǎn)品的生產(chǎn)都要有一個合理的過程，其過程的長短取決于產(chǎn)品的材料結構、加工工藝的特性。鋼琴的結構決定了必須有適應其特點的生產(chǎn)周期，才能保證鋼琴音準的穩(wěn)定，而音準穩(wěn)定是鋼琴質量的重要標志。 調音周期的設置是為了保證音準穩(wěn)定性，但音準穩(wěn)定性卻又不僅是調音周期所能解決的。這似乎是矛盾的，但卻有著顯而易見的道理，因為鋼琴音準穩(wěn)定的因素是多方面的(后面將詳細論述)，而調音周期僅僅是為了在正常情況下，使琴體結構、抗張強度合理的條件下，給各部件以適應設計張力要求的時間，從而達到一定程度的穩(wěn)定。 張弦系統(tǒng)在巨大張力的作用下產(chǎn)生變形是不可避免的，只不過變形的程度不同而已，因此設置調音周期是必要的。越是好的鋼琴，張弦系統(tǒng)的設計越應考慮到受張力作用而產(chǎn)生的變形，應使其適應張力的保證了系數(shù)大，變形小，否則就不是好的設計。若張弦系統(tǒng)抗張強度設計不合理，調音周期再長也不能彌補其不足。因此，調音周期的設置前提是部件設計合理的條件下，滿足各部件在一定時間范圍內的變形而達到音準穩(wěn)定的目的。在設計合理的前提下，調音周期主要是為了使琴弦在張力的作用下停止延伸，這是調音周期所要解決的最主要的問題，琴弦經(jīng)多長時間的拉伸才能基本穩(wěn)定，是調音 周期長短的主要依據(jù)。除琴弦延伸的特性外，還存在其他影響音準的因素，分析這些 因素并采取相應的措施，是提高音準水平的 關鍵。 (三)影響音準的因素 鋼琴的設計準則就是為了取得音準、音 質、反應靈敏三項指標(外觀裝飾性等是大 多數(shù)產(chǎn)品的共性)這三項指標音準是基礎。 任何一件樂器失去了音準就失去了使用價 值。因此，為了保證音準的穩(wěn)定在張弦結構 系統(tǒng)采取了很多措施，現(xiàn)僅就音準方面分析 如下。 1．鑄鐵支架對音準的影響 鑄鐵支架是支撐弦列最重要的部分，以 立式琴為例，它要承受15-16噸的張力。在 鐵支架上張力的分布也不是非常均勻的，受 力的情況是非常復雜的，在受力比較集中的 部位(例如中高音分檔處)如果設計強度未 相應加大，或加工中與木背架裝配的不十分 準確，就會在弦的巨大張力下向前傾斜變 形。變形越大，高音下降越多，當變形停止了 (超過變形的極限鑄鐵支架就將斷裂)，音高 下降才能停止。因此，鑄鐵支架的設計要素 是變形小，其抗張強度要遠遠大于弦的張 力，并能抵抗琴弦的振動。 2．木背架對音準的影響 木背架的作用是：一方面加固鑄鐵支架，另一方面用來裝配其他部件。它的穩(wěn)固性如何，與鐵支架的配合是否合理正確，對音準穩(wěn)定性有很大影響。常見一些舊琴木背架略向前彎曲變形的狀況(新琴有時也有這種情況)就是因抵抗琴弦張力及鐵支架變形造成的，甚至會出現(xiàn)背架開膠等缺陷，如無木支架的支撐，鐵支架就將因較大變形而斷裂(專門設計的無背架琴是在鐵支架上采取了措施)。木支架配制不合適就不能起到加固鐵支架的作用，后果也是嚴重的。 3．弦軸板的配置對音準的影響 弦軸板對音準穩(wěn)定的影響極大，特別是 溫濕度變化較大時極易造成音準變動。軸板 應以優(yōu)質硬木并按木材紋理的橫、豎多層膠 合，經(jīng)干燥處理后加工而成，這是各制造鋼 琴的工廠都嚴格遵守的。易于忽略的問題是 軸與孔的配合。弦軸是靠過盈配合緊固在軸 板上。正確掌握過盈量不是一件容易的事， 鉆頭磨得不正，會造成孔徑加大，弦軸直徑 不準、鍍層薄厚也都會影響過盈量，另外，弦 軸加工滾扣深淺、螺距疏密、螺紋表面形狀、 弦軸表面的油垢以及弦材質的不同，甚至鉆 孔的速度，鉆頭排屑的好壞都影響弦軸的緊 固程度。弦軸過松會造成音高不能保持，弦 軸過緊，近期影響是調音困難，遠期影響將 會促成軸板開裂。， 4．音板對音畦的影響 音板的作用是將從琴弦振動得到的能 量增強并輻射到空氣中去。為了使琴弦的 振動能量盡量少受損失的傳導給音板，在 布置弦列時就要求弦對音板有個角度(通 常0．5度-2度 )，弦的曲折角度通過弦馬對音板產(chǎn)生壓力，在正常的弦張力和弦角度的狀態(tài) F對音板的總壓力達到600kg。為了抵抗這 個壓力用略彎曲的肋木及邊框來支撐音板， 使其達到適度的球面以抵抗弦的壓力，使音 板不致塌陷，肋木的截面尺寸，木材切向角 度，彎曲程度及年輪的疏密，對音板抗壓強 度有影響。抗壓強度小，音板易塌陷音質易 變壞，抗壓強度過大，受溫濕度影響造成變 形而改變了弦的角度，也就改變弦的張力， 音準即發(fā)生變化，要求肋木的抗壓強度恰好 抵消弦的壓力，要做到這一點對木材材質的 要求就過于苛刻了，這在大量生產(chǎn)的過程中 是不經(jīng)濟的。因此，琴弦對音板的壓力與音 板抗壓強度的不平衡必然引起音準的變化， 這在一定程度上是不可克服的。 5．低音馬橋對音準的影響 為改善低音區(qū)的音質，在立式鋼琴上低音弦馬都設計有一排接板稱為馬橋板，其目的是為了避免弦馬靠近音板邊緣以增強低 頻的振動及傳播能力。上面說過弦的曲折角度對音板造成壓力，這個壓力是通過弦馬傳導給音板的，低音是通過弦傳給馬橋，馬橋再傳給音板的，所以馬橋先于音板承受壓力，這時馬橋所受壓力總值約130ks。在音板受外界條件影響而變形時，最敏感的是低音弦馬角度的變化，其變化量與馬橋的寬度成正比。當然這里還存在著馬橋材質強度不 同，弦的張力在不同型號琴有所不同，弦馬配制的高低不同形成弦的曲折角度不一樣，對馬橋壓力也不同，音準的變化也有不同影響。 6．壓弦條、馬釘對音準的影響 為了取得理想的音質，在布置弦列時采取了一系列措施，這些措施即可看做是對保持音準穩(wěn)定的有效措施，也可認為是對音準有影響的因素。 在立式鋼琴上，中、高音弦每根弦都可 以分為六部分，受力的順序是第二段，第三段，第四段，第五段，第六段，其中第四段是工作部分，稱為有效振動部分。在調音過程中，整根琴弦的張力往往是不平衡的，在弦緊張的過程中第二段張力值最大，因為弦在緊張過程中要克服壓弦條及弦枕的摩擦力，壓弦條角度越大，摩擦因數(shù)就越大，當弦拉緊到需要張力，加上壓弦條摩擦因數(shù)，再加上弦枕摩擦因數(shù)，有效振動部分才能達到需要緊張程度，同樣道理張力傳到第五、六段，使整條弦張力趨于平衡。但是這種張力平衡實現(xiàn)非技術純熟的調律師很難做到，致使弦的有效振動部分暫時達到要求，其他部分或大于或小于要求張力，整條弦的張力處于不平衡狀態(tài)。時間稍長或彈奏振動后整條弦張力漸趨平衡，音準就會變化。當然高明的調律師正是利用這些原理使整條弦達到平衡。在一段時間內即使第二三五六弦段琴弦的張力有微弱的變化，由于各弦段結點的摩擦力，使音準也不會明顯的變動。低音弦的受力情況與中、高音略有不同，但原理相同。 7．溫濕度對音準的影響 凡是有經(jīng)驗的調律師都曾親身體會到，一臺精心調準的鋼琴，轉瞬間音準就會有較大變化，特別是低音區(qū)的變化更為明顯，例如在一個房間將琴調好后，將琴移到另一溫度不同的房間去(相差5cC以上)，冬季在有暖氣的房間將琴調好后，將門窗打開半小時后，音準便會有顯著的變化。當溫度恢復到原來高度時，音準也會隨之好轉，但往往不能恢復原狀，這是因琴弦各部分的張力平衡受到破壞造成的。· 濕度的變化對音準的影響也是不應忽視的，因鋼琴的構成體絕大部分是木質的，雖然在加工中進行了干燥處理，卻不能保證不受濕度的影響。根據(jù)1981年第4期《樂器》發(fā)表的繆龍杰同志編譯的《相對濕度和鋼琴音高》一文介紹，美國華盛頓大學曾對一臺小型三角鋼琴進行了為期三年的監(jiān)測。監(jiān)測期間既不彈奏也不調音，使琴任其自然地處于周圍空氣之中。其濕度變化在30％-60％之間，音高的變化平均達到12音分，即使?jié)穸茸兓瘍H發(fā)生在幾天之中，鋼琴的音高也會受到影響。文章的結論是“濕度變化范圍越大就意味著鋼琴音高的波動越大”。“濕度波 動始終是鋼琴音高的大敵，無論樂器使用與否都是如此”。 8．琴弦對音準的影響 琴弦對音準的影響有多大，是確定合理的調音周期的關鍵因素，因此，多數(shù)技術人員對琴弦在張力作用下產(chǎn)生的物理性伸長非常重視，而這個課題以前未專門進行綜合研究，所以沒有可靠的數(shù)據(jù)可供參考，調音周期是依前人經(jīng)驗來穩(wěn)定的。 弦的品質與音準有關系，在國外琴鋼絲已經(jīng)作為一種專用材料來進行生產(chǎn)，專門供做琴弦使用。但即使是這種弦，在強大的張力作用下也會有所伸長，這種現(xiàn)象稱“張弛”。是因鋼絲的可塑性引起的不可避免的現(xiàn)象。弦的塑性變形導致弦的應力減小頻率降低。這種塑性變形的時間長短是設置調音周期的理論根據(jù)，因為上述七種影響音準的因素前六種均為設計強度，加工精度，材料對自然環(huán)境的適應程度所決定的。如果設計強度不夠，加工精度不良，溫濕度條件的改變使音準受到影響，延長調音周期也不能保證音準的穩(wěn)定。所以音準穩(wěn)定是綜合條件反映，調音周期只反映了音準穩(wěn)定中的一個方面，這個方面又是以琴弦的塑性變形為主要方面，其他方面可以通過設計和加工工藝解決。 (四)調音周期的合理設置 根據(jù)以上論及的有關音準的因素來分析，在鋼琴的生產(chǎn)過程中結構的適應性變形是不可避免的，因此調音周期的設置是有必要的，問題在于周期的長短，調音次數(shù)的多少，以及全部調音過程在工藝過程中的安爿)。 在保證音準質量前提下，最短周期是多少?最少的調音次數(shù)是幾次?有何理論根據(jù)?這是本文的宗旨。 據(jù)了解我國幾家鋼琴廠在鋼琴生產(chǎn)過程中對調音周期都有要求，一般是從撥第一遍音開始到出廠共調6次，周期在12—15天(有的廠家執(zhí)行此周期很嚴格，有的不甚嚴格)。這個調音次數(shù)、周期的設置是經(jīng)驗所得。在20世紀50年代調音周期為24天，60年代也是由筆者通過實踐取得成功改為15天。從24天改為15天縮短了三分之一，音準質量并未顯示出明顯的下降。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，15天也不能適應生產(chǎn)了，又迫使進行改革，而這種改革既是迫切需要的，也是完全可行的。 據(jù)我廠技術人員出國考查及有關資料反映，國外鋼琴生產(chǎn)已成為流水線方式，有的月產(chǎn)量達到萬臺以上。如設置15天調音周期，將有5000臺琴作為周轉，其所占地面積，積壓的資金之巨大是可想象的，實際上是在流水線生產(chǎn)過程進行調音，成品完成即可出廠，中間無靜置期。據(jù)反映琴行中及顧客家中還進行調音，但那是另一回事。 國外的情況只是為我們提供了縮短調音周期可行性的啟迪，加以應用還需結合我們的具體生產(chǎn)方式及質量情況進行分析研究。 1．主觀分析 ①張弦系統(tǒng)各部件存在張力作用下的合理變形，這種變形與張力的大小成正比。張力加大變形時間加速；②張力作用于琴弦時，弦的塑性變形使弦的應力降低，張力下降，音高下降。在取得經(jīng)測定的客觀的下降張力值以后，以下降的值作為參數(shù)用以修正設計張力值，就可達到要求張力，從而保證音準高度；③部件結構強度的設計應能滿足所增加的張力值(以音準升高50音分 計算僅約占設計張力的7％)；④加工精度不良，調音技術不佳是主觀因素，應另求解決的途徑；⑤溫濕度影響造成木部件變形(除應干燥處理的因素)是不可克服的，這也是鋼琴不斷使用不斷調音的原因，無法以周期加以解決。 2．琴鋼絲實驗 琴鋼絲的塑性變形是影響調音周期的重要因素，對鋼絲進行實驗測定是確定調音周期的客觀依據(jù)。目前這方面的資料不多，對鋼絲進行全面物理測定是很繁重的工作，它涉及的方面有鋼絲的化學成分、弦的強度、弦的張弛、弦的可塑性程度、橢圓度、弦的應力等。 在北京樂器研究所研究二室薛工程師的主持下我們做了鋼琴弦強度試驗，鋼絲拉伸試驗。強度試驗試件選用的是德國產(chǎn)琴鋼絲，規(guī)格為：+0．925、d,O．875、,bO．800mm三種，所以選用此號弦是因為在鋼琴生產(chǎn)的實踐中這部分的音準下降最為顯著。通過試驗得出數(shù)據(jù)為： (3)與上述條件相同但在鋼絲張緊后在其側面加壓(偏移量6-8mm)三次后再次調至要求載荷。 ①加載75．5kg，加壓三次，載荷下降數(shù)0．5kg，24小時后張力值下降數(shù)：0．02kg。 ② ②加載74．2kg，加壓三次，載荷下降數(shù)0．1kg，24小時后張力值下降數(shù)0。 拉伸試驗數(shù)據(jù)為： |
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